La dopamina es una sustancia química orgánica de las familias de las catecolaminas y las fenetilaminas. La dopamina funciona como un neurotransmisor en el cerebro.
La señalización dopaminérgica está asociada con el comportamiento motivado por la recompensa y el control motor, con una disfunción del sistema dopaminérgico que conduce a numerosas enfermedades. Por ejemplo, la enfermedad degenerativa de Parkinson está causada por la pérdida de neuronas secretoras de dopamina que conducen a un deterioro motor. Enzo Life Sciences ofrece un kit ELISA de dopamina para la medición cuantitativa de la concentración de dopamina en suero, plasma y sobrenadantes de cultivos celulares.
Descubrimiento inicial del papel de la dopamina como neurotransmisor
Antes de 1957, el punto de vista predominante era que la 3-hidroxitiramina era un intermediario en la síntesis de norepinefrina y adrenalina a partir de la tirosina. Sin embargo, entre 1957 y 1959, los esfuerzos paralelos de Kathleen Montagu y sus colegas del laboratorio de Hans Weil-Malherbe en el Hospital de Runwell (Inglaterra) y de Arvin Carlsson y sus colegas de la Universidad de Lund (Suecia) ayudaron a realizar los primeros hallazgos que sugerirían colectivamente el papel de la dopamina como neurotransmisor en el cerebro humano. En agosto de 1957, Montagu publicó el primer artículo que demostraba sus hallazgos sobre los neurotransmisores clave. Como parte de su investigación, realizó un ensayo basado en columnas para examinar las cantidades de noradrenalina, adrenalina y 3-hidroxitiramina de tejidos extraídos del cerebro de varias especies (rata, conejo, cobaya, pollo, humano y rana). Montagu especuló con la posibilidad de que hubiera una catecolamina adicional similar a la hidroxitiramina, que más tarde confirmó que era la 3,4-dihidroxitiramina («dopamina») mediante cromatografía en papel de los eluidos de las resinas que utilizó para sus tejidos cerebrales extraídos. En noviembre de 1957, Carlsson descubrió que podía revertir los efectos acinéticos que la reserpina inducía en sus conejos mediante la inyección del precursor de la dopamina y la norepinefrina, la 3, 4-dihidroxifenilalanina (L-DOPA) por vía intravenosa y descubrió que se correlacionaba con una recuperación de la dopamina pero no de la noradrenalina. Estos datos sugerían que la falta de dopamina podía ser la responsable del estado acinético observado en sus animales. Con el tiempo, el grupo de Carlsson desarrolló un ensayo que podía medir la concentración de dopamina en el cerebro y trazó un mapa de los lugares con mayor concentración de dopamina. Determinaron que la dopamina se encontraba en altas concentraciones en el estriado, el mayor componente de los ganglios basales. En aquel momento, ya se sabía que los ganglios basales desempeñaban un papel clave en las funciones motoras voluntarias. Estos hallazgos ayudaron a dar forma a las hipótesis iniciales de que la dopamina podría ser un neurotransmisor clave en el control de la función motora.
¿Qué es la dopamina? ¿Dónde se produce en el cerebro? ¿Cómo se produce?
Figura 1: Molécula del neurotransmisor Dopamina
Desde su descubrimiento inicial, la Dopamina, también conocida como 3, 4-Dihidroxitiramina, ha sido muy caracterizada. Está formada por un anillo de benceno con dos grupos laterales hidroxilos unidos a un grupo amina a través de un grupo etilo. Es producida por las neuronas dopaminérgicas del cerebro a partir de la tirosina mediante la adición de un grupo hidroxilo que la transforma en L-DOPA (o Levo-DOPA) y la posterior eliminación de un grupo de ácido carboxílico de la cadena lateral etílica unida al grupo amino, dando lugar a la Dopamina. Las neuronas dopaminérgicas que producen esta molécula de señalización se encuentran en el cerebro en la sustancia negra y el área tegmental ventral, ambas situadas en el cerebro medio, así como en el núcleo arqueado del hipotálamo. La dopamina es un neurotransmisor, es decir, una sustancia química liberada por las neuronas para transmitir una señal eléctrica entre una neurona y otra para transmitir una señal hacia y desde el sistema nervioso central. Tras la producción de dopamina, el neurotransmisor se empaqueta en una vesícula sináptica, el transportador vesicular de monoaminas 2 (VMAT2) y se almacena hasta que los potenciales de acción inducen la liberación de dopamina en la hendidura sináptica y provocan la unión a los receptores de dopamina en la neurona postsináptica.
Los neurotransmisores de dopamina se unen a cinco subtipos de receptores de dopamina: D1, D2, D3, D4 y D5, que son miembros de la familia de receptores acoplados a proteínas G que se dividen en dos subclases principales: D-1-like y D-2-like. La unión de la dopamina a estos receptores inicia cascadas de señalización responsables de la activación de funciones en las áreas asociadas del cerebro donde cada tipo de receptor es más prevalente. Los receptores tipo D1 son más frecuentes que los receptores tipo D2. Para entender cómo funciona la dopamina en el cerebro humano como neurotransmisor es necesario observar el efecto de la unión de la dopamina a los tipos de receptores D1 y D2 para ejercer sus efectos a través de sistemas de segundos mensajeros. La unión de la dopamina a los receptores tipo D1 (D1 y D5) produce una excitación a través de la apertura de los canales de Na+ o una inhibición a través de la apertura de los canales de K+. La estimulación de los receptores tipo D1 induce la activación de la adenilato ciclasa, la enzima que convierte el ATP en AMPc, aumentando así los niveles de AMPc, lo que conduce a la desinhibición de la proteína quinasa A (PKA), que fosforila objetivos posteriores como la proteína de unión al elemento regulador del AMPc (CREB). La translocación de CREB al núcleo y la transcripción dependiente de CREB de numerosos genes es responsable de la plasticidad sináptica necesaria para el aprendizaje y la formación de la memoria. Por el contrario, la unión de receptores similares a la D-2 (D2, D3 y D4) conduce a la inhibición de la neurona diana ejerciendo un efecto opuesto de inhibición de la adenilato ciclasa a través del acoplamiento a las proteínas G Gi/o que disminuye la producción de AMPc. El hecho de que la dopamina sea excitadora o inhibidora es una cuestión de qué tipo de efecto se ejerce sobre una neurona diana que se basa en qué tipos de receptores se encuentran en la superficie de la membrana de la neurona y cómo responde la neurona a los aumentos o disminuciones de la concentración de AMPc.
¿Qué hace la dopamina en el cerebro humano?
La dopamina desempeña un papel importante en la función ejecutiva, el control motor, la motivación, la excitación, el refuerzo y la recompensa a través de cascadas de señalización que se ejercen mediante la unión a receptores dopaminérgicos en las proyecciones que se encuentran en la sustancia negra, el área tegmental ventral y el núcleo arqueado del hipotálamo del cerebro humano.
En la sustancia negra, la vía nigroestriatal proyecta neuronas dopaminérgicas desde el área de entrada (conocida como pars compacta) hasta el estriado dorsal y desempeña un papel primordial en el control de la función motora y el aprendizaje de habilidades motoras. Si las neuronas dopaminérgicas de la vía nigroestriada se degeneran, se produce una desregulación del control motor, un rasgo distintivo de la enfermedad de Parkinson.
En el área tegmental ventral (ATV), la vía mesolímbica se proyecta desde el córtex prefrontal hasta el núcleo accumbens de la amígdala, el giro cingulado, el hipocampo y el complejo piriforme del bulbo olfativo. Las proyecciones dopaminérgicas en la amígdala y el giro cingulado son responsables de la formación y el procesamiento de las emociones. En el hipocampo, la presencia de neuronas dopaminérgicas se asocia con el aprendizaje, la memoria de trabajo y la formación de la memoria a largo plazo. Por último, el complejo piriforme del bulbo olfativo es el responsable de dotar al ser humano del sentido del olfato. En la vía mesolímbica, la dopamina se libera durante las situaciones placenteras, lo que provoca excitación e influye en el comportamiento (motivaciones) para buscar la actividad u ocupación placentera y se une a los receptores dopaminérgicos presentes en el núcleo accumbens y la corteza prefrontal. El aumento de la actividad en las proyecciones al núcleo accumbens juega un papel importante en el refuerzo y en casos más extremos con las adicciones.
En el núcleo arqueado del hipotálamo, las neuronas dopaminérgicas conforman la vía tuberoinfundibular que se proyecta a la hipófisis e inhibe la secreción de la hormona prolactina. La dopamina producida por las neuronas del núcleo arqueado se libera en los vasos sanguíneos hipotálamo-hipofisarios que suministran dopamina a la hipófisis para inhibir la producción de prolactina.
Medición cuantitativa de los niveles de dopamina en muestras
La evaluación de los niveles de dopamina en lo que respecta a la desregulación de las funciones asociadas a ciertas partes del cerebro es un objetivo atractivo para la investigación en neurociencia. Enzo Life Sciences ofrece un kit ELISA de dopamina, que es un inmunoensayo competitivo colorimétrico capaz de cuantificar la dopamina en suero, plasma, homogeneizados de tejidos y otros fluidos biológicos. Este kit es altamente específico para la dopamina humana y tiene una reactividad cruzada insignificante entre la detección de la dopamina humana y sus análogos. Este inmunoensayo altamente sensible tiene un rango de detección que puede detectar desde 1,56 ng/ml hasta 100ng/ml (Figura 1). Además, este producto fue diseñado con alta sensibilidad, alta reproducibilidad de lote a lote, y bajo tiempo hasta el resultado y ofrece un protocolo simple que puede producir resultados confiables y cuantitativos para nuestros usuarios finales en menos de 2 horas para hasta 40 muestras por duplicado.
Figura 2: Curva estándar del kit ELISA de dopamina (ENZ-KIT188) que representa una curva estándar típica (1,56 ng/ml-100ng/ml).
Enzo Life Sciences proporciona una amplia variedad de productos para sus necesidades de investigación en Neurociencia e Inmunología. Ofrecemos otros inmunoensayos de neurotransmisores como nuestro kit ELISA de serotonina y el kit ELISA de histamina y una gran selección de anticuerpos para estudiar neurotransmisores como ACTH, ANP, BNP, CCK, CGRP, NPY, GABA, GLP-1 y Sustancia P. La amplia cartera de Enzo incluye nuestra biblioteca de neurotransmisores SCREEN-WELL, que contiene 661 ligandos de receptores CND en un formato de 96 pocillos. Consulte nuestras plataformas de Neurociencia y Señalización Celular/Transducción de Señales para obtener más información o no dude en ponerse en contacto con nuestro Servicio de Asistencia Técnica para obtener más ayuda.